ilinuxkernel虛擬內存

A. linux系統為什麼給內核分配1G不是500M為什麼不是2:2分配

所有進程都必須佔用一定數量的內存，這些內存用來存放從磁碟載入的程序代碼，或存放來自用戶輸入的數據等。內存可以提前靜態分配和統一回收，也可以按需動態分配和回收。

對於普通進程對應的內存空間包含5種不同的數據區：

• 代碼段

• 數據段

• BSS段

• 堆：動態分配的內存段，大小不固定，可動態擴張(malloc等函數分配內存)，或動態縮減(free等函數釋放)；

• 棧：存放臨時創建的局部變數；



其中物理地址空間中除了896M(ZONE_DMA + ZONE_NORMAL)的區域是絕對的物理連續，其他內存都不是物理內存連續。在虛擬內核地址空間中的安全保護區域的指針都是非法的，用於保證指針非法越界類的操作，vm_struct是連續的虛擬內核空間，對應的物理頁面可以不連續，地址范圍(3G + 896M + 8M) ~ 4G；另外在虛擬用戶空間中 vm_area_struct同樣也是一塊連續的虛擬進程空間，地址空間范圍0~3G。

B. Linux內核空間內存動態申請

在Linux內核空間中申請內存涉及的函數主要包括kmalloc () 、_get_free _pages ()和vmalloc(等。kmalloc()和_get_free pages ()(及其類似函數）申請的內存位於DMA和常規區域的映射區，而且在物理上也是連續的，它們與真實的物理地址只有一個固定的偏移，因此存在較簡單的轉換關系。而vmalloc()在虛擬內存空間給出一塊連續的內存區，實質上，這片連續的虛擬內存在物理內存中並不一定連續，而vmalloc (）申請的虛擬內存和物理內存之間也沒有簡單的換算關系。
1.kmalloc ( )
給kmalloc() 的第一個參數是要分配的塊的大小;第二個參數為分配標志，用於控制kmalloc ()的行為。最常用的分配標志是GFP_KERNEL，其含義是在內核空間的進程中申請內存。kmalloc ()的底層依賴於_get_free pages ()來實現，分配標志的前綴GFP正好是這個底層函數的縮寫。使用GFP_KERNEL標志申請內存時，若暫時不能滿足，則進程會睡眠等待頁，即會引起阻塞，因此不能在中斷上下文或持有自旋鎖的時候使用GFP_KERNE申請內存。由於在中斷處理函數、tasklet和內核定時器等非進程上下文中不能阻塞，所以此時驅動應當使用GFP_ATOMIC標志來申請內存。當使用GFP_ATOMIC標志申請內存時，若不存在空閑頁，則不等待，直接返回。
其他的申請標志還包括GFP_USER(用來為用戶空間頁分配內存，可能阻塞）、GFP_HIGHUSER（類似GFP_USER，但是它從高端內存分配)、GFP_DMA（從DMA區域分配內存)、GFP_NOIO（不允許任何IO初始化)、GFP_NOFS（不允許進行任何文件系統調用）、__GFP_ HIGHMEM（指示分配的內存可以位於高端內存)、__(GFP COLD（請求一個較長時間不訪問的頁)、_GFP_NOWARN(當一個分配無法滿足時，阻止內核發出警告)、_GFP_HIGH(高優先順序請求，允許獲得被內核保留給緊急狀況使用的最後的內存頁）、GFP_REPEAT（分配失敗，則盡力重復嘗試)、_GFP_NOFAIL(標志只許申請成功，不推薦）和__GFPNORETRY（若申請不到，則立即放棄)等。
使用kmalloc()申請的內存應使用kfree()釋放，這個函數的用法和用戶空間的free()類似。
2._get_free_pages ()
_get_free pages ()系列函數/宏本質上是Linux內核最底層用於獲取空閑內存的方法，因為底層的buddy演算法以2n頁為單位管理空閑內存，所以最底層的內存申請總是以2n頁為單位的。
get_free _pages (）系列函數/宏包括get_zeroed _page () 、_get_free_page ()和get_free pages () 。
__get_free_pages(unsigned int flags, unsigned int order) 該函數可分配多個頁並返回分配內存的首地址，分配的頁數為2order，分配的頁也不清零。order允許的最大值是10（即1024頁）或者11（即2048頁），這取決於具體的硬體平台。